Transformadores

TRANSFORMADOR ELECTRICO

Como su nombre lo dice sirven para transformar la energía que viaja por líneas de alta, media y baja tensión, por las subestaciones distribuyéndola por las ciudades.

Se denomina transformador o transfo (abreviatura) a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida.

Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

CLASIFICACIÓN

La clasificación de los transformadores es grande ya que estos pueden variar en forma física, características eléctricas y eficiencia y cada una de estas clasificaciones se pueden adaptar mejor a cierta o varias aplicaciones.

POR SU NIVEL DE VOLTAJE

Transformadores Elevadores y Reductores

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.

Si se supone que el transformador es ideal. (La potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

Fig. .1. Transformador monofásico.

POR SU NÚMERO DE FASES

Transformadores monofásicos

Los transformadores monofásicos, tanto de columnas como acorazados, se usan en distribución de energía eléctrica, por ejemplo para reducir, en líneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequeña potencia en soportes de líneas eléctricas rurales. También se los encuentra, en potencias altas, para constituir bancos trifásicos, con tres de ellos, en sistemas de distribución Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 V

Transformadores Trifásicos

El trifásico de columnas es el más usado. Se lo encuentra desde pequeñas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensión en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribución en ciudades, barrios, fábricas, etc.

Transformadores Hexafásicos

El exafásico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifásico, en que tiene una derivación a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexión entre ellos. Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. Ejemplo: 13200/580 V.

POR LA FORMA DEL NÚCLEO

Transformador monofásico de columnas

El transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior.

Fig. .2. Transformador monofásico a columnas.

Transformador monofásico acorazado

El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.

Fig. .3 Transformador monofásico acorazado.

Transformador trifásico de columnas

Fig. .4. Transformador trifásico de columnas

Fig. .6. Transformador trifásico de 5 columnas

Transformador trifásico acorazado

Fig. .5. Transformador trifásico acorazado

Transformador Hexafásico

Fig. .7. Transformador trifásico-hexafásico

Transformador Toroidal

Los transformadores toroidales representan, como ningún otro tipo, el diseño ideal sobre cómo debe ser un transformador. De hecho, Fáraday diseñó y bobinó el primer transformador sobre un núcleo toroidal. Tiene varias ventajas entre ella alto rendimiento, bajo nivel de ruido, menor calentamiento, peso y tamaño reducido, facilidad de montaje.

Fig. .7. Transformador toroidal

POR SU NÚCLEO

Por el núcleo sobre el cual van las bobinas

a) Núcleo de Aire

b) Núcleo de Hierro

c) Núcleo Variable

Fig. .8. Tipos de transformadores por su núcleo

POR LA POSICIÓN DE SUS DEVANADOS

La clasificación más grande que hay de los transformadores es la de su posición de los devanados y estos se clasifican en:

Transformadores de devanados separados

Fig. 9. Esquema físico de un Transformador según la posición de sus devanados.

Transformadores de devanados concéntricos

Fig. 10. Esquema físico de un Transformador con devanados concéntricos.

Transformadores de bobinas alternadas.

Fig. 11. Esquema físico de un Transformador con bobinas alternadas.

Ley de Faraday

En una demostración clave de la inducción electromagnética, se conecta un galvanómetro con una espira y se hace mover un imán de un lado a otro por el eje de la espira. Mientras el imán se mantiene fijo nada sucede, pero cuando está en movimiento, la aguja del galvanómetro se desvía de un lugar a otro, indicando la existencia de corriente eléctrica y por ende de una fuerza electromotriz en el circuito espira-galvanómetro. Si el imán se mantiene estacionario y la espira se mueve ya sea hacia o alejándose del imán, la aguja también se desviara. A partir de estas observaciones, puede concluirse que se establece una corriente en un circuito siempre que haya un movimiento relativo entre el imán y la espira.

La corriente que aparece en este experimento se llama corriente

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